package zisu.algorithm.algorithm.AVLTree;
import sun.nio.cs.ext.MacArabic;
import zisu.algorithm.algorithm.BST.FileOperation;
import zisu.algorithm.algorithm.BST.Map.Map;

import java.util.ArrayList;

public class AVLTree<K extends Comparable<K>,V> implements Map<K,V> {

    public class Node{
        //key 是值
        private K key;
        //value 是对应key 出现的个数
        private V value;
        private Node left,right;
        public int height;

        public Node(K key,V value){
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.left = null;
            this.right = null;
            this.height = 1;
        }
    }

    private Node root;
    private int size;

    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    public int getHeight(Node node){
        if(node==null){
            return 0;
        }else {
            return node.height;
        }
    }

    // 向二分搜索树中添加新的元素e
    @Override
    public void add(K key,V value){

        if(root == null){
            root = new Node(key,value);
            size ++;
        }
        else{
            add(root, key ,value);
        }
    }

    //判断 该二叉树 是否为二分搜索树(左子树比右子树小)
    public boolean isBST(){
        ArrayList<K> keys = new ArrayList<>();
        //吧ArrayList 这个指针传进去。 操作这个指针就行了
        inOrder(root,keys);
        for(int i=1;i<keys.size();i++){
            //i-1 就是 左子树，i 就是对应这个左子树的根节点。
            if(keys.get(i-1).compareTo(keys.get(i))>0){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    //中序遍历
    private void inOrder(Node node, ArrayList<K> keys) {
        if(node == null){
            return;
        }
        inOrder(node.left,keys);
        keys.add(node.key);
        inOrder(node.right,keys);
    }

    @Override
    public V remove(K key) {
        Node node = getNode(root,key);
        if(node!=null){
            remove(root,key);
        }
        return null;
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中键为key的节点, 递归算法
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    Node remove(Node node, K key){

        if( node == null ){
            return null;
        }

        Node retNode;
        if( key.compareTo(node.key) < 0 ){
            node.left = remove(node.left , key);
            retNode = node;
        }
        else if(key.compareTo(node.key) > 0 ){
            node.right = remove(node.right, key);
            retNode = node;
        }
        else{   // e.compareTo(node.e) == 0
            // 待删除节点左子树为空的情况
            if(node.left == null){
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null;
                size --;
                retNode = rightNode;
            }

            // 待删除节点右子树为空的情况
            else if(node.right == null){
                Node leftNode = node.left;
                node.left = null;
                size --;
                retNode = leftNode;
            }

            // 待删除节点左右子树均不为空的情况
            // 找到比待删除节点大的最小节点, 即待删除节点右子树的最小节点
            // 用这个节点顶替待删除节点的位置
            // 这里的node 就是待删除节点。
            else{
                Node successor = minimum(node.right);
                successor.right = remove(node.right,successor.key);
                successor.left = node.left;
                node.left = node.right = null;
                retNode = successor;
            }
        }

        if(retNode == null){
            return null;
        }

        // 更新height   height 的设定 和 更新都是在add 操作的时候更新的。
        retNode.height = 1+ Math.max(getHeight(retNode.left),getHeight(retNode.right));

        //更新 平衡因子
        int balanceFactor = getBalanceFactor(retNode);

        //平衡维护
        //LL
        if(balanceFactor >1 && getBalanceFactor(retNode.left)>=0){
            //平衡因子 大于1  所以这里需要右旋转
            return rightRotate(retNode);
        }

        //RR
        if(balanceFactor < -1 && getBalanceFactor(retNode.right)<=0){
            return leftRotate(retNode);
        }

        //LR
        if(balanceFactor >1 &&getBalanceFactor(retNode.left)<0){
            retNode.left = leftRotate(retNode.left);
            return rightRotate(retNode);
        }

        //RL
        if(balanceFactor <-1 &&getBalanceFactor(retNode.right)>0){
            retNode.right = rightRotate(retNode.right);
            return leftRotate(retNode);
        }

        return retNode;
    }
    // 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
    private Node minimum(Node node){
        if(node.left == null){
            return node;
        }
        return minimum(node.left);
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中的最小节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    // 把待删除节点的右子树 嫁接到 “我” 父亲节点的左子树上。
    private Node removeMin(Node node){

        if(node.left == null){
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size --;
            return rightNode;
        }

        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }

    @Override
    public boolean contains(K key) {
        return getNode(root,key) != null;
    }

    // 对节点y进行向右旋转操作，返回旋转后新的根节点x
    //        y                              x
    //       / \                           /   \
    //      x   T4     向右旋转 (y)        z     y
    //     / \       - - - - - - - ->    / \   / \
    //    z   T3                       T1  T2 T3 T4
    //   / \
    // T1   T2
    // 返回的 是调整后的 根节点。
    private Node rightRotate(Node y){
        Node x = y.left;
        Node T3 = x.right;

        // 向右旋转过程
        x.right = y;
        y.left = T3;

        //更新height值 ( 上层的height值是取决于下层的 )
        y.height = Math.max(getHeight(y.left),getHeight(y.right))+1;
        x.height = Math.max(getHeight(x.left),getHeight(x.right))+1;

        return x;
    }

    // 对节点y进行向左旋转操作，返回旋转后新的根节点x
    //    y                             x
    //  /  \                          /   \
    // T1   x      向左旋转 (y)       y     z
    //     / \   - - - - - - - ->   / \   / \
    //   T2  z                     T1 T2 T3 T4
    //      / \
    //     T3 T4
    private Node leftRotate(Node y){
        Node x = y.right;
        Node T2 = x.left;

        // 向右旋转过程
        x.left = y;
        y.right = T2;

        //更新height值 ( 上层的height值是取决于下层的 )
        y.height = Math.max(getHeight(y.left),getHeight(y.right))+1;
        x.height = Math.max(getHeight(x.left),getHeight(x.right))+1;

        return x;
    }

    // 向以node为根的二分搜索树中插入元素(key,value)，递归算法
    // 返回插入新节点后二分搜索树的"根"
    private Node add(Node node, K key, V value){

        if(node == null){
            size++;
            return new Node(key,value);
        }
        if(key.compareTo(node.key) < 0){
            node.left = add(node.left, key ,value);
        }
        else if(key.compareTo(node.key) > 0){
            //e.compareTo(node.e) > 0
            node.right = add(node.right, key,value);
        }else {
            //key.compareTo(node.key)的时候 就更新这个key 的value 就好了
            node.value = value;
        }
        // 更新height   height 的设定 和 更新都是在add 操作的时候更新的。
        node.height = 1+ Math.max(getHeight(node.left),getHeight(node.right));

        //更新 平衡因子
        int balanceFactor = getBalanceFactor(node);
       /* if(Math.abs(balanceFactor)>1){
            //不是平衡二叉树
            System.out.println("unbalance:"+balanceFactor);
        }*/

        //平衡维护
        // 右旋转，，注意getBalanceFactor(node.left)>=0 这个条件。下才能右旋转
        //LL
        if(balanceFactor >1 && getBalanceFactor(node.left)>=0){
            //平衡因子 大于1  所以这里需要右旋转
            return rightRotate(node);
        }

        //RR
        if(balanceFactor < -1 && getBalanceFactor(node.right)<=0){
            return leftRotate(node);
        }

        //LR
        if(balanceFactor >1 &&getBalanceFactor(node.left)<0){
            node.left = leftRotate(node.left);
            return rightRotate(node);
        }

        //RL
        if(balanceFactor <-1 &&getBalanceFactor(node.right)>0){
            node.right = rightRotate(node.right);
            return leftRotate(node);
        }
        return node;
    }

    /*public Node remove(Node node , K key){
        if(node == null){
            return  null;
        }
        if(key.compareTo(node.key) < 0 ){
            node.left = remove(node.left,key);
            return node;
        }
    }*/

    // 获取这个node 的平衡因子
    private int getBalanceFactor(Node node){
        if(node==null){
            return 0;
        }
        return getHeight(node.left)-getHeight(node.right);
    }

    // 返回 以node为根节点的二分搜索树，这个node 的key 是传进来的key
    // 注意这里返回的node 直接是 实际树上 的指针。
    private Node getNode(Node node , K key){
        if(node == null){
            return null;
        }
        if(key.compareTo(node.key) == 0){
            return node;
        }
        else if(key.compareTo(node.key) < 0){
            node = getNode(node.left,key);
        }else {
            node = getNode(node.right,key);
        }
        return node;
    }


    // 获取key 这个节点的value
    @Override
    public V get(K key) {
        Node node = getNode(root,key);
        return node == null ? null : node.value;
    }

    // 更新key 这个节点的value
    @Override
    public void set(K key, V newValue) {
        Node node = getNode(root, key);
        if(node == null){
            throw new IllegalArgumentException(key+"not exit");
        }
        //指针传递
        node.value = newValue;
    }

    // 判断是否为平衡二叉树
    public boolean isBalanced(){
        return isBalanced(root);
    }

    //判断以root 为根节点的二叉树 是否为 平衡二叉树
    public boolean isBalanced(Node node){
        //如果这棵树 为null 的话 也是平衡二叉树
        if(node==null){
            return true;
        }
        int balanceFactor = getBalanceFactor(node);
        if (Math.abs(balanceFactor)>1) {
            return false;
        }
        return isBalanced(node.left) && isBalanced(node.right);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("pride-and-prejudice");
        ArrayList<String> word1 = new ArrayList<>();
        FileOperation.readFile("pride-and-prejudice.txt",word1);
        System.out.println("Total words:"+word1.size());

        AVLTree<String,Integer> map = new AVLTree();
        for(String word:word1){
            if(map.contains(word)){
                map.set(word,map.get(word)+1);
            }else {
                map.add(word,1);
            }
        }

        System.out.println("Total different words:"+map.getSize());
        System.out.println("Frequent of PRIDE:"+map.get("pride"));
        System.out.println("Frequent of prejudice:"+map.get("prejudice"));
        System.out.println("IS BST :"+ map.isBST());
        System.out.println("IS balance :"+ map.isBalanced());

        for(String word:word1){
            map.remove(word);
            if(!map.isBalanced() || !map.isBST()){
                System.err.println("运行异常");
            }
        }
    }

}
